(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも内輪、外輪、合成樹脂製保持器及び転動体を備える転がり軸受において、
前記合成樹脂製保持器が、エポキシ基を有するビニル系重合体をシェル相とし、シリコーン／アクリル複合系ゴムをコア相とするコアシェル型ゴム重合体からなり、平均粒径が０．０８〜０．６μｍであるタフ化剤を樹脂組成物全量の３〜１５質量％、サイジング剤で処理されたパラ系アラミド繊維を樹脂組成物全量の１０〜４０質量％含有するポリフェニレンサルファイド樹脂組成物からなることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記シリコーン／アクリル複合系ゴムにおいて、シリコーンゴム：アクリルゴム＝２０：８０〜８０：２０（重量比）であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記サイジング剤が、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂及びビスマレイミド樹脂から得らばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂製保持器を備える転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械やコンプレッサ等の回転軸を支持するための転がり軸受として、合成樹脂製保持器を備えるものが使用されている。合成樹脂製保持器は、ナイロン６６やナイロン４６等のポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等に強化繊維材としてガラス繊維を配合したものが一般的である。中でも、ポリフェニレンサルファイド樹脂を使用した保持器は、耐熱性と耐薬品性が求められる用途に使用される転がり軸受に多く使用されている。
【０００３】
しかしながら、ポリフェニレンサルファイド樹脂を使用した保持器は、ポリアミド樹脂を使用した保持器に比べて衝撃強度等の靭性に劣り、取り扱い中や軸受使用時に大きな衝撃を受けると亀裂等の破損が発生するおそれがある。そのため、例えば、一般的な転がり軸受である深溝玉軸受に使用する場合は、軸受への圧入時にポケット部に割れが発生する可能性が高いことから、ポケット部の間隔を若干大きめにする等の対策が採られている。
【０００４】
ポリフェニレンサルファイドを使用した保持器の靭性を向上させるために、本出願人は先に、グリシジルメタクリレートを分子構造中に３〜３０％含有するエチレン系共重合体からなるタフ化剤を全量に対し５〜２０質量％の割合で含有させたポリフェニレンサルファイド樹脂組成物で保持器を形成することを提案している（特許文献1参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０２７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のタフ化剤はエチレン系共重合体が主成分であるため、ポリフェニレンサルファイド樹脂が持つ耐熱性を損ね、保持器全体としての耐熱性が低下して初期段階での性能は優れるものの、高温で使用されると徐々に靭性が低下してくる。しかも、エチレン系共重合体はゴム材料に比べて弾性に劣るため、耐衝撃性を改善するには多めに配合する必要があり、ポリフェニレンサルファイド樹脂量がその分少なくなり、このような耐熱性の問題がより顕著になることが予測される。
【０００７】
そこで本発明は、ポリフェニレンサルファイド樹脂が有する耐熱性や耐薬品性を損なうことなく、靭性の向上を図った保持器を備え、信頼性に優れる転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、下記の転がり軸受を提供する。
（１）少なくとも内輪、外輪、合成樹脂製保持器及び転動体を備える転がり軸受において、
前記合成樹脂製保持器が、エポキシ基を有するビニル系重合体をシェル相とし、シリコーン／アクリル複合系ゴムをコア相とするコアシェル型ゴム重合体からなり、平均粒径が０．０８〜０．６μｍであるタフ化剤を樹脂組成物全量の３〜１５質量％、サイジング剤で処理されたパラ系アラミド繊維を樹脂組成物全量の１０〜４０質量％含有するポリフェニレンサルファイド樹脂組成物からなることを特徴とする転がり軸受。
（２）前記シリコーン／アクリル複合系ゴムにおいて、シリコーンゴム：アクリルゴム＝２０：８０〜８０：２０（重量比）であることを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受。
（３）前記サイジング剤が、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂及びビスマレイミド樹脂から得らばれる少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）または（２）記載の転がり軸受。
【発明の効果】
【０００９】
本発明で用いるコアシェル型ゴム重合体からなるタフ化剤は、エチレン系共重合体からなるタフ化に比べて耐熱性とともに弾性にも優れるため、少量の配合でもポリフェニレンサルファイド樹脂の靭性を向上させることができ、耐熱性の低下も抑えることができる。そのため、コアシェル型ゴム重合体からなるタフ化剤を含有するポリフェニレンサルファイド樹脂組成物からなる保持器は、耐熱性や耐薬品性に優れるとともに、耐衝撃性も高まり、これを備える転がり軸受は高信頼性で、長寿命になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】円筒ころ軸受の一例を示す断面図である。
【図２】アンギュラ玉軸受の一例を示す断面図である。
【図３】深溝玉軸受の一例を示す断面図である。
【図４】円錐ころ軸受の一例を示す断面図である。
【図５】図１に示す円筒ころ軸受用の保持器を示す斜視図である。
【図６】図２に示すアンギュラ玉軸受用の保持器を示す斜視図である。
【図７】図３に示す深溝玉軸受用の保持器を示す斜視図である。
【図８】図４に示す円錐ころ軸受用の保持器を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
本発明の転がり軸受は、合成樹脂製保持器を備える限り、軸受の種類及び保持器の形状には制限がなく、例えば図１に示すような円筒ころ軸受、図２に示すようなアンギュラ玉軸受、図３に示すような深溝玉軸受、図４に示すような円錐ころ軸受等を例示することができる。何れの軸受も、内輪１と外輪２との間に複数の転動体（円筒ころや玉）３を、後述される合成樹脂製保持器４で保持して概略構成されている。また、図５に図１に示す円筒ころ軸受用の合成樹脂製保持器、図６に図２に示すアンギュラ玉軸受用の合成樹脂製保持器、図７に図３に示す深溝玉軸受用の合成樹脂製保持器、図８に図４に示す円錐ころ軸受用の合成樹脂製保持器を示す。
【００１３】
各合成樹脂製保持器４は、耐熱性や耐薬品性に優れるポリフェニレンサルファイド樹脂を母材とし、エポキシ基を有するビニル系重合体をシェル相とし、シリコーン／アクリル複合系ゴムをコア相とするコアシェル型ゴム重合体からなるタフ化剤と、強化繊維材とを配合してなるポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を所定形状に成形したものである。成形方法は、通常の樹脂成形方法に従うことができるが、生産性の観点からは射出成形が好ましい。
【００１４】
タフ化剤のコア相はゴム系材料であることから弾性が高く、ポリフェニレンサルファイド樹脂の靭性改善効果が大きい。しかも、シリコーンゴムとアクリルゴムは共に耐熱性にも優れるという利点もある。シリコーン／アクリル複合ゴムにおけるシリコーンゴムとアクリルゴムとの割合は、耐衝撃性、耐熱性、保持器の表面外観性等から、シリコーンゴム：アクリルゴム＝２０：８０〜８０：２０（重量比）であることが好ましい。
【００１５】
尚、アクリルゴムを形成する単量体としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等のアルキルアクリレート、ヘキシルメタアクリレート、２−エチルヘキシルメタアクリレート、ｎ−ラウリルメタアクリレート等のアルキルメタクリレート、アリルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等の多官能（メタ）アクリレートを例示することができるが、これらに限定されない。また、これらはそれぞれ単独でもよく、２種以上を混合してもよい。
【００１６】
一方、シェル相は、ポリフェニレンサルファイド樹脂に対する接着性が高くエポキシ基を有するため、コア相とポリフェニレンサルファイド樹脂母材との結合力が高まり、保持器が高強度になる。
【００１７】
尚、エポキシ基を有するビニル系重合体を形成する単量体としては、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル等を例示することができるが、これらに限定されない。また、これらはそれぞれ単独でもよく、２種以上を混合してもよい。
【００１８】
タフ化剤を得るには、シリコーン／アクリル複合系ゴムの単量体を重合させてラテックス微粒子を調製した後、反応系（容器）に、エポキシ基含有ビニル系単量体を添加してグラフト重合させることにより、シリコーン／アクリル複合系ゴムからなるコア相とエポキシ基含有ビニル系共重合体からなるシェル相とのコアシェル構造体が得られる。尚、シリコーン／アクリル複合系ゴムのラテック微粒子は、分散性の観点から平均粒径を０．０８〜０．６μｍとする。また、シェル相は極く薄い膜となるため、タフ化剤としての大きさも、ラテックス微粒子の平均粒径と実質的に同じになる。ポリフェニレンサルファイド樹脂母材中にタフ化剤が均一に分散することにより、保持器全体での耐衝撃性が高まり、更には表面外観も良好になる。タフ化剤の平均粒径が０．０８μｍよりも微細になると、分散性は良好になるものの、微細すぎて耐衝撃性の改善効果が少なくなる。一方、タフ化剤の平均粒径が０．６μｍよりも大径になると、保持器の表面外観が悪くなる。
【００１９】
また、タフ化剤の含有量は、ポリフェレンサルファイド樹脂組成物全量の３〜１５質量％であり、３質量％未満ではポリフェニレンサルファイド樹脂の靭性を向上させる効果が十分ではなく、１５質量％超では引張強度等の機械的強度、耐熱性、耐薬品性等が低下して実用性が下がり、好ましくない。より好ましいタフ化剤の含有量は、５〜１０質量％である。
【００２４】
また、強化繊維材には、引張強度及び引張弾性率に優れることから、パラ系アラミド繊維を用いる。パラ系アラミド繊維としては、具体的にはポリパラフェニレンテレフタラミドと第３成分としてジアミンとを共重合させて伸延性等を改善したコポリパラフェニレン−３，４´−オキシジフェニレンテレフタラミドからなる繊維を挙げることができる。パラ系アラミド繊維の引張強度及び引張弾性率を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0005293281.tif 000002
【００２６】
パラ系アラミド繊維は、引張強度が２ＧＰａ以上で、引張弾性率が５０ＧＰａ以上であるが、同様の特性を持つ繊維として超高分子量ポリエチレン繊維がある。しかし、超高分子ポリエチレン繊維は融点が１４０℃程度であり、使用時に軟化することが想定されるため、好ましくない。
【００２７】
また、平均繊維径は６〜２１μｍであることが好ましく、８〜１５μｍであることがより好ましい。繊維径が６μｍ未満では、一本当りの強度が低すぎて安定して製造することが難しく、大幅なコスト増となる。繊維径が２１μｍを超えると、同一含有量でも本数が少なくなり、保持器全体にわたり均質な補強効果が得られない。一方、繊維長は、長いほど補強効果が高まる。そこで、成形に用いるポリフェニレンサルファイド樹脂組成物からなるペレットは、１〜３ｍｍ程度の短繊維（チョップドストランド）がランダムに分散した短繊維ペレット（ペレット長３ｍｍ程度）の他、繊維がペレットに対して平行配向している長繊維ペレット（ペレット長７〜１１ｍｍ程度）を用いることが好ましい。これにより、得られる保持器中で繊維が長い状態で存在して高強度となる。
【００２８】
また、パラ系アラミド繊維はポリフェニレンサルファイド樹脂との接着性を向上させるために、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ビスマレイミド樹脂から得らればれるサイジング剤で処理されることが好ましい。
【００２９】
パラ系アラミド繊維の含有量は、ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物全量の１０〜４０質量％であり、好ましくは１５〜３０質量％である。強化繊維材の含有量が１０質量％未満では機械的強度の改善が少なく、４０質量％を超えると相対的にポリフェニレンサルファイド樹脂量が少なくなり、成形性が悪くなり、好ましくない。
【００３０】
ガラス繊維と炭素繊維は、保持器が摩耗すると、表面に露出して内輪１や外輪２、転動体３を傷付けるおそれがあり、機械的強度の点からパラ系アラミド繊維を用いる。
【００３１】
上記のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物には、必要に応じて種々の添加剤を添加することもできる。中でもグリースや潤滑油による高温劣化を防止するために、酸化防止剤が好ましく、例えばアミン系酸化防止剤やフェノール系酸化防止剤、亜リン酸エステル系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤等を適量添加することが好ましい。
【００３２】
アミン系酸化防止剤としては、４，４´−（α、α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、４，４´−ジオクチルジフェニルアミン等のジフェニルアミン系化合物、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ´−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ビス（１−メチルヘプチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ビス（１，４−ジメチルペンチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ´−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン等のｐ−フェニレンジアミン系化合物を挙げることができる。
【００３３】
フェノール系酸化防止剤としては、２，４−ビス〔（オクチルチオ）メチル〕−ｏ−クレゾール、トリエチレングルコール−ビス〔３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕、テトラキス−〔メチレン−３−（３´，５´−ジ−ｔ−ブチル−４´−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕メタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、Ｎ，Ｎ´−ヘキサメチレンビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ヒドロシンナミド等のヒンダートフェノール系化合物、４，４´−チオビス−（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）等のチオビスフェノール系化合物を挙げることができる。
【００３４】
硫黄系酸化防止剤としては、ビス〔２−メチル−４−｛３−ｎ−アルキル（Ｃ１２またはＣ１４）チオプロピオニルオキシ｝−５−ｔ−ブチルフェニル〕スルフィド、ジラウリル・チオジプロピオネート等の硫黄系化合物を挙げることができる。
【００３５】
亜リン酸エステル系酸化防止剤としては、トリス（ノニル・フェニル）ホスファイト、ジフェニル・イソデシルホスファイト、環状ネオペンタンテトライルビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェニルホスファイト）等の亜リン酸エステル化合物を挙げることができる。
【００３６】
また、上記の酸化防止剤以外にも、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン等のヒドロキノン誘導体、６−エトキシ−２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノン等のキノリン系酸化防止剤を使用できる。
【００３７】
上記の酸化防止剤の中では、芳香族のアミン系酸化防止剤が、ギアオイル中でのポリフェニレンサルファイド樹脂及び本発明で使用するコアシェル型ゴム重合体の劣化防止に最も有効に働き、最も好適である。
【実施例】
【００３８】
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００３９】
（実施例１、比較例１〜４）
表２に示す如く、ポリフェニレンサルファイド樹脂（Ｌ−ＰＰＳ樹脂）、タフ化剤及び強化繊維材を用いて樹脂組成物を調製した。
【００４０】
尚、ポリフェニレンサルファイド樹脂は直鎖状で、ポリプラスチック（株）製「フォートロン０２２０Ａ９」である。また、タフ化剤Ａはエポキシ基を含有するビニル系共重合体をシェル相とし、シリコーン／アクリル複合系ゴムをコア相とするコアシェル型ゴム重合体であり、三菱レーヨン（株）製「メタブレンＳ−２２０」である。また、タフ化剤Ｂはエチレンとグリシジルメタクリレートとの二元共重合体であり、住友化学（株）製「ボンドファーストＥ」である。
【００４１】
また、強化繊維材として比較例３では長円断面ガラス繊維（日東紡績（株）製「ＣＳＧ３ＰＡ‐８２０」；異形比４、短径７μｍ、ウレタン系サイジング剤処理）を用い、比較例１、２、４では円形断面ガラス繊維（旭ファイバーグラス（株）製「ＣＳ０３ＤＥＦＴ２Ａ」；平均直径１３μｍ、ウレタン系サイジング剤処理）を用い、実施例１ではパラ系アラミド繊維（サイジング処理されたコポリパラフェニレン−３，４−オキシジフェニレンテレフタラミド、平均直径１２μｍ、平均長３ｍｍ）を用いた。
【００４２】
そして、各樹脂組成物から引張試験用及びアイゾット衝撃試験用の各試験片を作製し、引張強度及びアイゾット衝撃強度を測定した。また、円筒ころ軸受（日本精工（株）製「ＮＵ３０８ＥＴ（内径４０ｍｍ、外形９０ｍｍ、幅２３ｍｍ）」用の保持器を射出成形した。得られた保持器を１個ずつ箱に入れ、３箱同時に８０ｃｍの高さから落下させた。それぞれの結果を表１に示すが、落下試験結果については３個とも亀裂等が発生しない場合を「○」、１個でも保持器に亀裂等が発生した場合を「×」とした。
【００４３】
また、引張試験片を、１８０℃のトヨタ自動車製ハイポイドギアオイルＳＸ ８５Ｗ−９０中に２００時間浸漬した後、同様の引張試験を行った。そして、浸漬しないで行った上記の引張試験前の結果との相対値を求めた。それぞれの結果を表２に併記する。
【００４４】
【表２】
0005293281.tif 000003
【００４５】
表２に示すように、本発明に従うタフ化剤Ａを配合することにより、耐衝撃強度が向上することがわかる。
【００４６】
（摩耗試験）
実施例１、比較例１〜４の樹脂組成物を用い、日本精工（株）製アンギュラ玉軸受「６５ＢＮＲ１０ＤＢＢ（内径６５ｍｍ、外径１００ｍｍ、幅１８ｍｍ、接触角１８°、４列組合せ）」用の保持器を成形した。また、比較例５、６として、炭素繊維を３０質量％含有するポリフェニレンサルファイド樹脂（ポリプラスチック（株）製「フォートロン２１３０Ａ１」）を用いて同様の保持器を成形した。
【００４７】
成形した保持器を用いて日本精工（株）製アンギュラ玉軸受「６５ＢＮＲ１０ＤＢＢ」を組み立て、ＭＴＥグリース（Ｂａコンプレックス−エステル油グリース）を充填して試験軸受とした。尚、内外輪は、比較例６では浸炭窒化鋼ＳＨＸ製、他はＳＵＪ２製とし、転動体は全て窒化ケイ素製とした。
【００４８】
そして、試験軸受を試験機に組み込み（組み込み時予圧荷重：３００Ｎ）、１５０００ｍｉｎ−１で１０００時間回転させた後、軸受を分解して外輪案内面の摩耗状態を観察した。結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】
0005293281.tif 000004
【００５０】
表３に示すように、強化繊維材としてアラミド繊維を用いることにより、外輪案内面の損傷が少なくなり、安価なＳＵＪ２を用いても高価な浸炭窒化鋼と同等の耐摩耗性を実現できる。
【００５１】
上記の試験結果から、本発明に従い、エポキシ基を有するビニル系重合体をシェル相とし、シリコーン／アクリル複合系ゴムをコア相とするコアシェル型ゴム重合体からなるタフ化剤と強化繊維材とを配合することにより、ポリフェニレンサルファイド樹脂の靭性を改善して耐衝撃性を向上でき、更にパラ系アラミド繊維を用いることで摩耗を防止できる。
【符号の説明】
【００５２】
１  内輪
２  外輪
３  転動体
４  合成樹脂製保持器
【図１】
0005293281.tif 000005
【図２】
0005293281.tif 000006
【図３】
0005293281.tif 000007
【図４】
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【図５】
0005293281.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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